JP4013454B2

JP4013454B2 - Pointing device and information processing apparatus

Info

Publication number: JP4013454B2
Application number: JP2000189651A
Authority: JP
Inventors: 克己坂巻; 一之塚本; 浩一郎岡村; 伸竹内
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2000-06-23
Filing date: 2000-06-23
Publication date: 2007-11-28
Anticipated expiration: 2020-06-23
Also published as: US6618037B2; US20010055001A1; JP2002007065A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所定の空間内の位置を指定するポインティングデバイス、ならびに、このポインティングデバイスおよび表示部を含む情報処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
パーソナルコンピュータ等の情報処理装置は、入力手段として、文字を入力するのに好適なキーボードの他に、多くの場合には、画面上の位置を指定するのに好適なポインティングデバイスをも有している。ポインティングデバイスとして、マウス、ジョイスティック、トラックボール等が挙げられる。基準面に対するポインティングデバイス本体の変位が検出されて、この検出された変位に応じて、画面上の位置を示すカーソルが移動する。
【０００３】
特に、画面上に表示される視覚情報に依存するグラフィカルユーザインターフェースを有する情報処理装置では、ポインティングデバイスは重要な役割を果たす。例えば、画面に表示された複数のオブジェクトのうちの何れかのオブジェクトを選択するには、ポインティングデバイスを操作して、その選択しようとするオブジェクトにカーソルを重ねさせ、ポインティングデバイスに付随しているボタンを押下することで、所望のオブジェクトを容易に選択することができる。
【０００４】
また、単に画面上の位置を指定する機能だけでなく他の機能をも有するポインティングデバイスが提案されている。例えば、特開平１−１０２６１９号公報に開示されたものは、マウスの上面にデジタイザ機能を付加したものであって、マウス本来の機能により２次元方向の変位量を検出して画面上の位置を指定するとともに、デジタイザ機能により文字等を入力するものである。また、特開平６−２５９１８９号公報に開示されたものは、マウス本来の機能により２次元方向の変位量を検出して画面上の位置を指定するとともに、このマウスに付加されたスクローリング機能により、画面上の表示内容をスクロールするものである。このように、ポインティングデバイスは、操作性の改善を図るべく種々の提案がなされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このようなポインティングデバイスの操作による画面上の位置の指定は、その画面上の視覚情報に依存していることから、弱視者にとっては容易でない。特に、画面上のオブジェクトが小さい場合には、弱視者だけでなく晴眼者にとっても、ポインティングデバイスの操作による画面上の位置の指定は容易でない。また、常に画面を注視することを強いられることから、操作者の健康に悪い影響（例えば眼精疲労やドライアイ等）を与えている。上記の各公報に開示されたポインティングデバイスは、他の機能（デジタイザ機能やスクローリング機能）が付加されてはいるが、本来の機能である位置指定機能については改善がなされていない。また、ポインティングデバイスの操作による画面上の位置の指定だけでなく、ポインティングデバイスの操作により指定した位置にある画面上のオブジェクトの属性の判読についても同様である。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、所定の空間内の位置を容易に指定することができるポインティングデバイスおよび情報処理装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るポインティングデバイスは、所定の空間内の位置を指定するポインティングデバイスであって、(1) 本体の変位を検出する第１の変位検出手段と、(2) 変位検出部材を有し、この変位検出部材の変位を検出する第２の変位検出手段と、(3) 第１の変位検出手段により検出された本体の変位に応じて所定の空間内の局所座標系の原点を変位させ、第２の変位検出手段により検出された変位検出部材の変位に応じて局所座標系の原点から変位した位置を指定する位置指定手段と、(4) 位置指定手段により指定された所定の空間内の位置に応じた刺激を呈示する刺激呈示手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
このポインティングデバイスの本体の変位は第１の変位検出手段により検出され、変位検出部材の変位は第２の変位検出手段により検出される。位置指定手段により、第１の変位検出手段により検出された本体の変位に応じて、所定の空間内の局所座標系の原点が変位し、第２の変位検出手段により検出された変位検出部材の変位に応じて、その局所座標系の原点から変位した位置が指定される。すなわち、第１の変位検出手段により検出された本体の変位および第２の変位検出手段により検出された変位検出部材の変位の双方に応じた位置が所定の空間に指定される。そして、刺激呈示手段により、位置指定手段により指定された所定の空間内の位置に応じた刺激（好適には触刺激）が呈示される。
【０００９】
本発明に係るポインティングデバイスは、従来のマウスやジョイスティックなどと略同様の形態とすることができる。また、本発明に係るポインティングデバイスは、従来のマウスなどが有する本体の変位を検出する第１の変位検出手段に加えて、変位検出部材の変位を検出する第２の変位検出手段、第１および第２の変位検出手段それぞれにより検出された変位に基づいて所定の空間内に位置を指定する位置指定手段、および、この指定された位置に応じた刺激を呈示する刺激呈示手段を有している。刺激呈示手段による刺激の呈示の態様は種々のものが有り得る。このようにすることで、所定の空間内の位置を容易に指定することができる。
【００１０】
なお、表示部を有する情報処理装置とともにポインティングデバイスが用いられる場合には、所定の空間とは表示部の画面上の表示空間であり、位置指定手段により指定された画面上の位置にはカーソルが表示される。また、所定の空間は、必ずしも視認できるものでなくてもよく、仮想的に設定されたものであってもよい。
【００１１】
また、本発明に係るポインティングデバイスでは、変位検出部材の変位量に対する局所座標系の原点から指定位置への変位量の割合は、本体の変位量に対する局所座標系の原点の変位量の割合より小さいのが好適である。この場合には、ポインティングデバイス本体を移動させることにより、所定の空間（表示部の画面）上の位置はマクロに変位し、変位検出部材を移動させることにより、所定の空間（表示部の画面）上の位置はミクロに変位する。したがって、ポインティングデバイス本体の移動により所定の空間（表示部の画面）上の位置を粗く指定し、変位検出部材の移動により所定の空間（表示部の画面）上の位置を細かく指定することができる。このようにすることで、所定の空間内の位置を更に容易に指定することができる。
【００１２】
また、本発明に係るポインティングデバイスは、変位検出部材が操作者の指により移動可能であるよう構成されているのが好適である。この場合には、ポインティングデバイス本体の移動が腕または手首によるものであるのに対して、変位検出部材の移動は指先によるものとなるので、精度よく変位検出部材を移動させることができる。このようにすることでも、所定の空間内の位置を更に容易に指定することができる。
【００１３】
また、本発明に係るポインティングデバイスは、刺激呈示手段が変位検出部材を介して刺激を呈示するのが好適である。この場合には、操作者は、変位検出部材を移動させることで所定の空間内の位置を指定することができるとともに、この変位検出部材を介して刺激呈示手段により刺激が呈示される。変位検出部材が操作者の指により移動可能であることにより、操作者は、変位検出部材を介して、指先で物体をなぞる行為と同等の行為を行うことができ、これと同時に、その物体の肌触りを指先で体感することができる。
【００１４】
本発明に係る情報処理装置は、(1) 所定の空間内の位置を指定するとともに刺激を呈示する上記の本発明に係るポインティングデバイスと、(2) 所定の空間を表示するとともに、ポインティングデバイスにより指定された所定の空間内の位置をも表示する表示部と、(3) ポインティングデバイスにより指定された所定の空間内の位置に応じた刺激信号を生成して、この刺激信号に基づいてポインティングデバイスに刺激を呈示させる刺激生成手段と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
この情報処理装置によれば、表示部には、所定の空間が表示されるとともに、ポインティングデバイスにより指定された所定の空間内の位置も表示される。また、刺激生成手段により、ポインティングデバイスにより指定された所定の空間内の位置に応じた刺激信号が生成されて、この刺激信号に基づいてポインティングデバイスが刺激を呈示する。
【００１６】
また、本発明に係る情報処理装置は、ポインティングデバイスにより指定された所定の空間内の位置に応じて表示部における所定の空間の表示の態様を変更する表示態様変更手段を更に備えるのが好適である。この場合には、表示態様変更手段により、表示部における所定の空間の表示の態様は、ポインティングデバイスにより指定された所定の空間内の位置に応じて変更される。例えば、ポインティングデバイスにより指定された位置とオブジェクトとの相対的位置関係に応じて、表示部における所定の空間の表示が拡大または縮小される。そして、この表示部における所定の空間の表示の態様の変更に応じて、操作者は、ポインティングデバイス本体の移動による位置の指定と、変位検出部材の移動による位置の指定とを切り替えることで、表示部の画面上の位置を容易に指定することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１８】
先ず、本実施形態に係る情報処理装置およびポインティングデバイスの構成について図１〜図８を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る情報処理装置１の外観図である。この情報処理装置１は、ポインティングデバイス１０、キーボード２０、表示部３０および本体４０を備える。ポインティングデバイス１０は、表示部３０の画面上の位置を指定するとともに、操作者に対して触刺激を呈示する。キーボード２０は文字入力等に用いられる。表示部３０は、画像３１を表示するとともに、ポインティングデバイス１０により指定した位置にカーソル３２を表示し、また、キーボード２０により入力された文字を表示する。本体４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を含み、ポインティングデバイス１０、キーボード２０および表示部３０による各種の情報の入出力を制御・演算する。
【００１９】
図２は、本実施形態に係るポインティングデバイス１０の断面図である。このポインティングデバイス１０は、従来のマウスと略同様の形態を有しており、ボール１０１および第１の変位検出手段１０２を有している。このボール１０１は、本体１００の底部にあって回転が可能であり、基準面（例えば机上面やマウスパッド）上を本体１００が移動することによりボール１０１は回転する。第１の変位検出手段１０２は、このボール１０１の回転方向および回転量をエンコーダにより検出することで、基準面に対する本体１００の２次元的な変位（移動方向および移動量）を検出する。
【００２０】
また、ポインティングデバイス１０は、固定部材１１１、可動部材（変位検出部材）１１２および支持部材１２１を有している。固定部材１１１は、弾性撓みが可能な支持部材１２１を介して、本体１００の上部に固定されている。可動部材１１２は、固定部材１１１に対して移動可能である。
【００２１】
さらに、ポインティングデバイス１０は、スイッチ１３１および信号処理回路１３２を有している。ポインティングデバイス１０を操作する者の指などが可動部材１１２を押下すると、固定部材１１１はスイッチ１３１を押圧する。すなわち、スイッチ１３１は、可動部材１１２が押下されたか否かを検出し、信号処理回路１３２は、その押下されたか否かを示す信号を出力する。
【００２２】
図３は、本実施形態に係るポインティングデバイス１０のブロック図である。なお、この図で、固定部材１１１および可動部材１１２については断面図が示されている。固定部材１１１および可動部材１１２それぞれは略平板状であって、固定部材１１１に対して可動部材１１２は移動が可能である。可動部材１１２の移動の方向は、固定部材１１１の面に平行な方向であり、その面上で回転も可能である。第２の変位検出手段１１３は、位置検出センサ１１４とともに、固定部材１１１に対する可動部材１１２の変位（移動方向および移動量）を検出する。
【００２３】
位置指定手段１４１は、表示部３０の画面上に原点を有する局所座標系を設定し、第１の変位検出手段１０２により検出された本体１００の変位に応じて局所座標系の原点を変位させ、第２の変位検出手段１１３により検出された可動部材１１２の変位に応じて局所座標系の原点から変位した位置を指定する。触刺激呈示手段１５１は、固定部材１１１に対して可動部材１１２を移動させることにより、この可動部材１１２上に触れている操作者の指などに触刺激を呈示する。また、触刺激呈示手段１５１は、位置指定手段１４１により指定された表示部３０の画面上の位置に応じた触刺激を呈示する。
【００２４】
なお、ポインティングデバイス１０から本体４０へ、最終的に指定する位置の情報を送信してもよいし、また、第１の変位検出手段１０２が検出した本体１００の変位および第２の変位検出手段１１３が検出した可動部材１１２の変位を送信してもよい。後者の場合には、本実施形態に係るポインティングデバイス１０の位置指定手段１４１は、本体４０内に存在することになる。
【００２５】
図４は、本実施形態に係るポインティングデバイス１０の固定部材１１１および可動部材１１１のより詳細な構成図である。同図（ａ）は平面図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）中におけるＡ−Ａ線での断面図である。ポインティングデバイス１０は、側縁部が上方に突出した略板状の固定部材１１１と、この固定部材１１１に対して所定平面に平行な方向に移動可能な可動部材１１２と、固定部材１１１の側縁部と可動部材１１２との間に両者を連結する弾性部材１１５Ａ〜１１５Ｄとを有する。弾性部材１１５Ａ〜１１５Ｄそれぞれは、弾性を有する樹脂やバネなどであり、可動部材１１２の周囲の４個所に設けられており、一端が可動部材１１２に接合され、他端が固定部材１１１の側縁部に接合されている。
【００２６】
また、可動部材１１２には４つのコイル１１６Ａ〜１１６Ｄが固定されている。同図（ａ）の平面図において、中心を原点とし、右方向をＸ軸方向とし、上方向をＹ軸方向とすると、コイル１１６ＡはＸ座標値が正の領域にＸ軸をまたいで設けられており、コイル１１６ＢはＸ座標値が負の領域にＸ軸をまたいで設けられており、コイル１１６ＣはＹ座標値が正の領域にＹ軸をまたいで設けられており、また、コイル１１６ＤはＹ座標値が負の領域にＹ軸をまたいで設けられている。
【００２７】
図５は、本実施形態に係るポインティングデバイス１０における触刺激呈示機構を説明する平面図である。固定部材１１１には４つの磁石１１７Ａ〜１１７Ｄが固定されている。磁石１１７Ａは、Ｘ座標値が正であってＹ座標値も正である領域に、その磁束がコイル１１６Ａおよび１１６Ｄの双方を貫くように設けられている。磁石１１７Ｂは、Ｘ座標値が負であってＹ座標値が正である領域に、その磁束がコイル１１６Ｂおよび１１６Ｄの双方を貫くように設けられている。磁石１１７Ｃは、Ｘ座標値が負であってＹ座標値も負である領域に、その磁束がコイル１１６Ｂおよび１１６Ｃの双方を貫くように設けられている。また、磁石１１７Ｄは、Ｘ座標値が正であってＹ座標値が負である領域に、その磁束がコイル１１６Ａおよび１１６Ｃの双方を貫くように設けられている。これらのうち磁石１１７Ａおよび１１７Ｃそれぞれは、可動部材１１２に対向する側がＳ極となるように配置され、磁石１１７Ｂおよび１１７Ｄそれぞれは、可動部材１１２に対向する側がＮ極となるように配置されている。
【００２８】
コイル１１６Ａ〜１１６Ｄと磁石１１７Ａ〜１１７Ｄとの間の相対的な位置関係について換言すれば以下のとおりである。コイル１１６Ａは、磁石１１７Ａおよび１１７Ｄそれぞれが作る磁界に対して、Ｘ軸と平行な方向に電流が横切るように設けられている。コイル１１６Ｂは、磁石１１７Ｂおよび１１７Ｃそれぞれが作る磁界に対して、Ｘ軸と平行な方向に電流が横切るように設けられている。コイル１１６Ｃは、磁石１１７Ｃおよび１１７Ｄそれぞれが作る磁界に対して、Ｙ軸と平行な方向に電流が横切るように設けられている。また、コイル１１６Ｄは、磁石１１７Ａおよび１１７Ｂそれぞれが作る磁界に対して、Ｙ軸と平行な方向に電流が横切るように設けられている。
【００２９】
コイル１１６Ａ〜１１６Ｄそれぞれは、銅線を用いてもよいし、また、軽量化のためにアルミニウム線を用いてもよく、さらに、銅メッキされたアルミニウム線を用いるのも好適である。磁石１１７Ａ〜１１７Ｄそれぞれは、保磁力および残留磁束密度が大きいものが好ましく、例えばネオジ磁石が好適である。
【００３０】
触刺激呈示手段１５１はコイル１１６Ａ〜１１６Ｄそれぞれに対して独立に電流を流すことができる。そして、コイル１１６Ａ〜１１６Ｄそれぞれに流れる電流の大きさ及び方向と、磁石１１７Ａ〜１１７Ｄそれぞれが作る磁界との間で、フレミングの左手の法則に応じた相互作用が生じる。これに因り、コイル１１６Ａ〜１１６Ｄそれぞれに推力が生じて、これらの推力と弾性部材１１５Ａ〜１１５Ｄそれぞれの応力とに応じて、固定部材１１１に対して可動部材１１２が移動する。そして、この可動部材１１２により、可動部材１１２上に触れている操作者の指などに触刺激が呈示される。
【００３１】
図６は、本実施形態に係るポインティングデバイス１０における固定部材１１１と可動部材１１２との摺動機構を説明する断面図である。磁石１１７Ａ〜１１７Ｄが固定された固定部材１１１の下面、および、コイル１１６Ａ〜１１６Ｄが固定された可動部材１１２の上面それぞれに、両者が互いに摺動可能なように、摺動部材１１８Ａおよび１１８Ｂが設けられている。摺動部材１１８Ａおよび１１８Ｂそれぞれは、摩擦係数が小さいフッ素樹脂（例えばポリテトラフルオロエチレン）、潤滑油が含浸された樹脂および金属などが好適に用いられる。摺動部材１１８Ａおよび１１８Ｂの間に、潤滑油を塗布するのも好適であり、また、非磁性体の球体を介在させて、この球体の転がりによって摺動させるようにしてもよい。
【００３２】
なお、図６には、摺動機構だけでなく、可動部材１１２の上面にある表面層１１９、および、この表面層１１９の中央付近に設けられた感圧部１２０も示されている。図７は、本実施形態に係るポインティングデバイス１０における感圧部１２０を説明する断面図である。表面層１１９は、人の指や掌などの受容器官が接離可能なように平坦に仕上げられている。感圧部１２０は、表面層１１９に人の指などが触れたことを検出するものである。感圧部１２０は、シリコーンゴムおよび導電性粉末を混合した材料を用いた感圧導電性ゴム１２０Ａを導電性プラスティック層１２０Ｂおよび１２０Ｃで挟んだ構成となっている。そして、導電性プラスティック層１２０Ｂと導電性プラスティック層１２０Ｃとの間に電圧を印加し、感圧部１２０に人の指などが触れたときの接触圧に因る電気抵抗値の変化を検出して、これにより接触の有無を検出する。この感圧部１２０から出力される接触検出信号は触刺激呈示手段１５１に送られ、接触が確認されたときに可動部材１１２は触刺激呈示手段１５１により駆動される。
【００３３】
この他、可動部材１１２に人の指などが接触したことを検出する方法として以下のものがある。すなわち、可動部材１１２に所定の電荷を蓄積して保持する電荷蓄積部を設け、人の指などが接触したときに電荷蓄積部に保持されていた電荷を人の指などに流出させ、電荷蓄積部に蓄積されている電荷の量の変化を検出することで、可動部材１１２に人の指などが接触したことを検出するのも好適である。また、可撓性を有する２つの電極を相互間距離が一定となるように支持し、人の指などが接触したときに、これら２つの電極の相互間距離が変化して両電極間に存在する静電容量が変化するのを検出することで、可動部材１１２に人の指などが接触したことを検出するのも好適である。さらに、可動部材１１２の上面に受光素子を設けるとともに、固定部材１１１の側縁部の上面にも受光素子を設け、各々の受光素子からの出力信号の値の変化に基づいて、可動部材１１２の上面の受光素子からの出力信号の値が低下したことを検出することで、可動部材１１２に人の指などが接触したことを検出するのも好適である。
【００３４】
図８は、本実施形態に係るポインティングデバイス１０における位置検出センサ１１４を説明する断面図である。位置検出センサ１１４は、固定部材１１１に固定された発光素子（例えば発光ダイオード）１１４Ａおよび受光素子（例えばフォトダイオード）１１４Ｂ、ならびに、可動部材１１２の下面に描かれた光学模様（例えば、等間隔の濃淡模様、市松模様、など）１１４Ｃを含む。発光素子１１４Ａから出射された光は光学模様１１４Ｃ上に照射され、光学模様１１４Ｃで反射された光は受光素子１１４Ｂにより受光される。受光素子１１４Ｂによる受光量は、発光素子１１４Ａから出射された光が光学模様１１４Ｃ上に入射する位置における反射率に応じたものである。
【００３５】
したがって、受光量に応じて受光素子１１４Ｂから出力される電気信号の変化に基づいて、固定部材１１１に対する可動部材１１２の変位量を検出することができる。また、このような位置検出センサ１１４をＸ軸方向およびＹ軸方向それぞれについて設けることにより、固定部材１１１に対する可動部材１１２の２次元的な変位量を検出することができる。この位置検出センサ１１４からの出力信号は第２の変位検出手段１１３に送られ、第２の変位検出手段１１３において、可動部材１１２の変位が検出される。
【００３６】
この他、可動部材１１２の変位を検出する方法として以下のものがある。すなわち、可動部材１１２の下面に形成された細かい凹凸に対してレーザ光を照射してスペックル模様を生じさせ、このスペックル模様を２次元イメージセンサにより観察することで、固定部材１１１に対する可動部材１１２の２次元的な変位量を検出するのも好適である。また、可動部材１１２に接触する回転体を設け、この回転体の回転量をエンコーダにより検出することで、固定部材１１１に対する可動部材１１２の変位量を検出するのも好適である。さらに、固定部材１１１および可動部材１１２のうちの一方に発光素子を設け他方に２次元光学的位置検出素子（ＰＳＤ: position sensitive detector）を設けることで、固定部材１１１に対する可動部材１１２の２次元的な変位量を検出するのも好適である。
【００３７】
次に、ポインティングデバイス１０の触刺激呈示動作について説明する。触刺激呈示手段１５１により駆動されてコイル１１６Ａ〜１１６Ｄそれぞれに電流が流れると、フレミングの左手の法則に従って、コイル１１６Ａ〜１１６Ｄそれぞれに推力が働き、これにより可動部材１１２が移動する。
【００３８】
先ず、コイル１１６Ａおよび１１６Ｂそれぞれについて考えると、固定部材１１１に垂直な方向であるＺ軸方向に磁界が生じており、この磁界中にＸ軸方向に電流が流れると、Ｙ軸方向への推力が生じる。コイル１１６Ａに時計回りの方向に電流を流すと、コイル１１６Ａには＋Ｙ軸方向の推力が働く。また、コイル１１６Ｂに反時計回りの方向に電流を流すと、コイル１１６Ｂには＋Ｙ軸方向の推力が働く。電流が流れる方向を変えることで推力が働く方向を変えることができ、また、電流値を変えることで推力の大きさを変えることができる。
【００３９】
同様に、コイル１１６Ｃおよび１１６Ｄそれぞれについて考えると、固定部材１１１に垂直な方向であるＺ軸方向に磁界が生じており、この磁界中にＹ軸方向に電流が流れると、Ｘ軸方向への推力が生じる。コイル１１６Ｃに時計回りの方向に電流を流すと、コイル１１６Ｃには＋Ｘ軸方向の推力が働く。また、コイル１１６Ｄに反時計回りの方向に電流を流すと、コイル１１６Ｄには＋Ｘ軸方向の推力が働く。電流が流れる方向を変えることで推力が働く方向を変えることができ、また、電流値を変えることで推力の大きさを変えることができる。
【００４０】
固定部材１１１に対して可動部材１１２を平行移動させるだけでよい場合には、コイル１１６Ａおよび１１６Ｂそれぞれを互いに結線して、コイル１１６Ａおよび１１６Ｂそれぞれに同一方向の推力を与え、また、コイル１１６Ｃおよび１１６Ｄそれぞれを互いに結線して、コイル１１６Ｃおよび１１６Ｄそれぞれに同一方向の推力を与えればよい。
【００４１】
また、Ｚ軸をほぼ中心として固定部材１１１に対して可動部材１１２を回転させる方向に推力を生じさせることもできる。すなわち、コイル１１６Ａおよびコイル１１６Ｂそれぞれに時計回りの方向に電流を流すと、コイル１１６Ａには＋Ｙ軸方向の推力が働き、コイル１１６Ｂには−Ｙ軸方向の推力が働くので、固定部材１１１に対して可動部材１１２を反時計回りの方向へ回転させる回転モーメントが生じる。コイル１１６Ａおよびコイル１１６Ｂそれぞれに反時計回りの方向に電流を流すと、コイル１１６Ａには−Ｙ軸方向の推力が働き、コイル１１６Ｂには＋Ｙ軸方向の推力が働くので、固定部材１１１に対して可動部材１１２を時計回りの方向へ回転させる回転モーメントが生じる。また、コイル１１６Ａおよびコイル１１６Ｂそれぞれに流れる電流の値の比を変えることで、回転中心を変えることができる。コイル１１６Ｃおよびコイル１１６Ｄそれぞれについても同様である。
【００４２】
以上のような可動部材１１２の移動は、触刺激呈示手段１５１によりコイル１１６Ａ〜１１６Ｄそれぞれに供給される電流により駆動される。また、この際の制御に際しては、例えば、位置偏差と位置偏差の微分量とに応じてなされるＰＤ制御（比例・微分制御）が用いられる。図９は、本実施形態に係るポインティングデバイス１０の可動部材１１２の動作例を説明する図である。同図（ａ）に示すように、可動部材１１２は、全体的には−Ｙ軸方向に向かいつつ、左右に細かく振動している。同図（ｂ）に示すように、可動部材１１２は、時計回り方向に平行移動で回転している。同図（ｃ）に示すように、可動部材１１２は、時計回り方向に平行移動で回転しつ、その進行方向に対して左右に細かく振動している。また、同図（ｄ）に示すように、可動部材１１２は、平行移動で揺動している。さらに、可動部材１１２は、「８」や「Ｗ」などの文字を描くような動きも可能である。また、可動部材１１２は、一定の速さの動きだけでなく、加速または減速を伴う動きも可能である。可動部材１１２の動きは、触刺激呈示手段１５１によりコイル１１６Ａ〜１１６Ｄそれぞれに供給される電流に応じたものであって、可動部材１１２に人の指が軽く接触しているときには、その指は、この可動部材１１２の動きを感じ取ることができる。
【００４３】
次に、ポインティングデバイス１０の位置指定動作と表示部３０におけるカーソル表示について図１０を用いて説明する。表示部３０の画面上に表示されるカーソル３２の形状は、矢印形状のもの（同図（ａ））、指差形状のもの（同図（ｂ），（ｃ））、十字形状のもの（同図（ｄ））、および、指先で掴む形状のもの（同図（ｅ））、など、任意でよい。矢印形状のカーソル（同図（ａ））は、その矢印の先端で位置を示す。指差形状のカーソル（同図（ｂ），（ｃ））は、その指差の先端で位置を示す。十字形状のカーソル（同図（ｄ））は、その十字の交点で位置を示す。また、指先で掴む形状のカーソル（同図（ｅ））は、その掴む２本の指の中央で位置を示す。
【００４４】
このとき、操作者がポインティングデバイス１０の本体１００を移動させると、その移動が第１の変位検出手段１０１により検出され、この検出された移動に応じて、表示部３０の画面に設定される局所座標系の原点は変位し、カーソルは、その局所座標系の原点へ変位する。そして、操作者が本体１００を固定したまま可動部材１１２を移動させると、固定部材１１１に対して可動部材１１２が変位し、この変位が第２の変位検出手段１１３により検出され、カーソルは、この検出された変位に応じた局所座標系上の位置へ更に変位する。
【００４５】
また、表示部３０の画面上に表示されるカーソル３２の形状は、上記のものを組み合わせたものであるのが好適である。例えば、図１０（ｆ）に示すように、カーソル３２の形状は、十字形状と指先で掴む形状とを組み合わせた形状であてもよい。この場合、十字形状の部分の十字の交点は、ポインティングデバイス１０の第１の変位検出手段１０１により検出された本体１００の変位に応じて表示部３０の画面に設定される局所座標系の原点を示す。また、指先で掴む形状の部分の２本の指の中央は、ポインティングデバイス１０の第２の変位検出手段１１３により検出された可動部材１１２の変位に応じて表示部３０の画面に設定される局所座標系上の位置を示す。
【００４６】
すなわち、操作者がポインティングデバイス１０の本体１００を移動させると、その移動が第１の変位検出手段１０１により検出され、この検出された移動に応じて、表示部３０の画面上でカーソルの十字形状の部分は変位する。操作者が可動部材１１２を移動させておらず、固定部材１１１に対して可動部材１１２が所定の平衡位置にあれば、図１０（ｆ）に示すように、カーソルの指先で掴む形状の部分の２本の指の中央は、十字形状の部分の十字の交点と一致する。一方、操作者が可動部材１１２を移動させると、固定部材１１１に対して可動部材１１２が変位し、この変位が第２の変位検出手段１１３により検出され、この検出された変位に応じて、図１０（ｇ）に示すように、カーソルの指先で掴む形状の部分の２本の指の中央は、十字形状の部分の十字の交点に対して変位する。カーソルの指先で掴む形状の部分の２本の指の中央の位置は、位置指定手段１４１により指定される。
【００４７】
なお、図１０（ａ）〜（ｅ）に示した単一形状のカーソルの表示と、図１０（ｆ）および（ｇ）に示した２形状を組み合わせたカーソルの表示とは、操作者の選択により切り替えが可能であるのが好適である。
【００４８】
また、可動部材１１２の変位量に対する局所座標系の原点から指定位置への変位量の割合は、本体１００の変位量に対する局所座標系の原点の変位量の割合より小さいのが好適である。この場合、本体１００を移動させることにより、表示部３０の画面上の位置はマクロに変位し、可動部材１１２を移動させることにより、表示部３０の画面上の位置はミクロに変位する。したがって、本体１００の移動により表示部３０の画面上の位置を粗く指定し、可動部材１１２の移動により表示部３０の画面上の位置を細かく指定することができる。
【００４９】
次に、ポインティングデバイス１０の位置指定動作と触刺激呈示動作との関係について説明する。触刺激呈示手段１５１による可動部材１１２を介しての触刺激の呈示は、位置指定手段１４１により指定された表示部３０の画面上の位置に応じてなされる。すなわち、情報処理装置１の本体４０は触刺激生成手段を有しており、この触刺激生成手段は、ポインティングデバイス１０の位置指定手段１４１により指定された表示部３０の画面上の位置に応じた触刺激信号を生成して、この触刺激信号に基づいてポインティングデバイス１０の触刺激呈示手段１５１に触刺激を呈示させる。
【００５０】
例えば、表示部３０の画面上にオブジェクトが表示されているときに、位置指定手段１４１により指定された表示部３０の画面上の位置とオブジェクトとの間の距離が所定値以下である場合に、触刺激呈示手段１５１は、触刺激生成手段により生成された触刺激信号に従って可動部材１１２を振動させることにより、その旨を操作者に通知するようにしてもよい。また、この場合に、触刺激呈示手段１５１は、触刺激生成手段により生成された触刺激信号に従って可動部材１１２を強制的に移動させて、位置指定手段１４１による指定位置がオブジェクト上に来るようにしてもよい。さらに、位置指定手段１４１による指定位置がオブジェクト上に存在するときや移動するときに、触刺激呈示手段１５１は、触刺激生成手段により生成された触刺激信号に従って、可動部材１１２を介して、そのオブジェクトの属性に応じた触刺激を呈示してもよい。その他、ポインティングデバイス１０の位置指定動作と触刺激呈示動作との関係には種々の態様があり得る。以下では具体的な実施例について説明する。
【００５１】
第１実施例は、図１１に示すように、表示部３０の画面上に表示された複数のオブジェクトのうちの何れかのオブジェクトをポインティングデバイス１０により選択するものである。この図に示す所謂ラジオボタンの如く、表示部３０の画面上に表示されたオブジェクトが小さいと、従来のポインティングデバイスを用いたのでは、オブジェクトを選択するのは困難である。しかし、本実施形態に係る情報処理装置１およびポインティングデバイス１０を用いる場合には、以下のような操作を行うことで、オブジェクトを容易に選択することができる。
【００５２】
すなわち、操作者は、先ず、ポインティングデバイス１０の本体１００を移動させることで、選択しようとするオブジェクトの近くまでカーソルを移動させ、その後、ポインティングデバイス１０の可動部材１１２を移動させることで、選択しようとするオブジェクトに向けてカーソルを移動させる。本体１００の移動が腕や手首によるものであるのに対して、可動部材１１２の移動は指先によるものであるので、精度よく可動部材１１２を移動させることができる。また、本体１０の移動によるカーソルのマクロな移動と比較して、可動部材１１２の移動によりミクロにカーソルを移動させることができる。したがって、オブジェクトにカーソルを重ねさせることが容易である。
【００５３】
さらに、位置指定手段１４１による指定位置（表示部３０の画面上のカーソル位置）がオブジェクト上に重なったときに、触刺激呈示手段１５１が可動部材１１２に触刺激（例えば振動）を呈示するようにしておけば、操作者は、画面を注視していなくても、カーソルがオブジェクトに重なったことを容易に認識することができる。或いは、操作者が本体１００または可動部材１１２を移動させてカーソルをオブジェクトに近づけようとするときに、カーソルとオブジェクトとの距離が或る一定値以下になれば、触刺激呈示手段１５１が可動部材１１２を強制的に移動させて、位置指定手段１４１による指定位置（カーソル位置）がオブジェクト上に来るようにしておくのも好適である。そして、カーソル位置がオブジェクトに重なったときに、操作者は、可動部材１１２を指先で押下（クリック）することで、そのオブジェクトを選択することができる。
【００５４】
なお、この場合には、情報処理装置１の本体４０の触刺激生成手段は、ポインティングデバイス１０の位置指定手段１４１により指定された表示部３０の画面上の位置とオブジェクトと間の距離に応じて触刺激信号を生成して、この触刺激信号に基づいてポインティングデバイス１０の触刺激呈示手段１５１は可動部材１１２を介して触刺激（振動または推力）を呈示する。
【００５５】
第２実施例は、図１２に示すように、ポインティングデバイス１０の操作により、表示部３０の画面上においてＣＡＤの操作を行うものである。表示部３０の画面上に互いに嵌合し得る２つの図形要素ＡおよびＢがあって、操作者は、ポインティングデバイス１０を操作して、図形要素Ｂを移動させ、図形要素Ｂの凹部を図形要素Ａの凸部に勘合させようとしている。このとき、従来のポインティングデバイスを用いると、図形要素Ａと図形要素Ｂとを正確に勘合させることは困難であり、両者が重なったり或いは離れたりすることが多い。しかし、本実施形態に係る情報処理装置１およびポインティングデバイス１０を用いる場合には、以下のような操作を行うことで、図形要素Ａと図形要素Ｂとを正確に勘合させることができる。
【００５６】
すなわち、操作者は、先ず、ポインティングデバイス１０の本体１００を移動させることで図形要素Ｂにカーソルを重ねさせ、可動部材１１２を押下してスイッチ１３１を押圧した状態のまま本体１００を移動させることで図形要素Ｂを図形要素Ａの近くまで移動させる。その後、可動部材１１２を押下してスイッチ１３１を押圧した状態のまま可動部材１１２を移動させることで、図形要素Ｂを図形要素Ａに勘合させる。そして、両者が勘合した時点で、操作者は可動部材１１２の押下を止める。この実施例でも、本体１００の移動が腕や手首によるものであるのに対して、可動部材１１２の移動は指先によるものであるので、精度よく可動部材１１２を移動させることができる。また、本体１０の移動によるカーソルのマクロな移動と比較して、可動部材１１２の移動によりミクロにカーソルを移動させることができる。したがって、図形要素Ａと図形要素Ｂとを容易に正確に勘合させることができる。
【００５７】
また、図形要素Ａと図形要素Ｂとが接したときに、触刺激呈示手段１５１が可動部材１１２に触刺激（例えば振動）を呈示するようにしておけば、操作者は、画面を注視していなくても、図形要素Ａと図形要素Ｂとが接したことを容易に認識することができる。なお、この場合には、情報処理装置１の本体４０の触刺激生成手段は、ポインティングデバイス１０の位置指定手段１４１により指定された表示部３０の画面上の位置にある図形要素Ｂと他の図形要素Ａと間の距離に応じて触刺激信号を生成して、この触刺激信号に基づいてポインティングデバイス１０の触刺激呈示手段１５１は可動部材１１２を介して触刺激（振動）を呈示する。
【００５８】
さらに、操作者が本体１００または可動部材１１２を移動させて図形要素Ｂを図形要素Ａに近づけようとするときに、図形要素Ｂと図形要素Ａとの距離が或る一定値以下になれば、表示部３０の画面の表示を拡大させるのが好適である（同図（ａ）→（ｂ））。このようにすることで、図形要素Ａと図形要素Ｂとを更に容易に正確に勘合させることができる。なお、この場合には、情報処理装置１の本体４０は表示態様変更手段を有しており、この表示態様変更手段は、移動対象である図形要素Ｂと他の図形要素Ａとの間の距離に応じて、表示部３０の画面の表示を拡大または縮小させる。そして、この表示部３０の画面の表示態様の変更に応じて、操作者は、ポインティングデバイス１０の本体１００の移動による位置の指定と、可動部材１１２の移動による位置の指定とを切り替えることで、表示部３０の画面上の位置を容易に指定することができる。
【００５９】
第３実施例は、図１３に示すように、ポインティングデバイス１０の操作により、表示部３０の画面に表示された球体を移動させるものである。この画面には各々の設定された重量が異なる３種類の球体が表示されている。操作者は、ポインティングデバイス１０の本体１００または可動部材１１２を移動させることで何れかの球体にカーソルを重ねさせ、可動部材１１２を押下してスイッチ１３１を押圧した後に可動部材１１２を移動させることで、その球体を持ち上げることができる。このとき、触刺激呈示手段１５１により、その持ち上げた球体の重量に応じた力が、可動部材１１２に置かれている指先に呈示される。
【００６０】
なお、この場合には、情報処理装置１の本体４０の触刺激生成手段は、ポインティングデバイス１０の位置指定手段１４１により指定された表示部３０の画面上の位置にある球体に設定された重量に応じた触刺激信号を生成して、この触刺激信号に基づいてポインティングデバイス１０の触刺激呈示手段１５１は可動部材１１２を介して触刺激（反力）を呈示する。これにより、操作者は、可動部材１１２の移動により持ち上げた球体の重量を体感することができる。
【００６１】
この第３実施例に類似のものとして、表示部３０の画面上に粗滑分布を有するバックグラウンドが表示されていて、ポインティングデバイス１０の可動部材１１２の移動によりバックグラウンド上でオブジェクトを移動させる場合の例が挙げられる。このとき、情報処理装置１の本体４０の触刺激生成手段は、バックグラウンドのうちオブジェクトが存在する部分の粗滑に応じた触刺激信号を生成して、この触刺激信号に基づいてポインティングデバイス１０の触刺激呈示手段１５１は可動部材１１２を介して触刺激（反力の変動）を呈示する。これにより、操作者は、可動部材１１２の移動により指定したオブジェクトの位置における粗滑を体感することができる。
【００６２】
第４実施例は、図１４に示すように、ポインティングデバイス１０の操作により、表示部３０の画面に表示された物品の表面の肌触りを体感するものである。インターネットのホームページや電子ショッピングモールなどにおいて商品の紹介がなされる場合があり、商品の形状や価格などの画像情報が提供される。しかし、商品（例えば、洋服やソファの生地、バッグの素材、壁紙など）によっては、触感覚も重要な情報である場合がある。このような場合、本実施形態に係るポインティングデバイス１０を用いることにより、商品の触感覚の情報を得ることができる。
【００６３】
すなわち、操作者は、先ず、興味ある商品の画像を表示部３０の画面上に表示させる。そして、ポインティングデバイス１０の本体１００または可動部材１１２を移動させることで、その商品の画像にカーソルを重ねさせる。その後、可動部材１１２を移動させることで、その商品の画像上でカーソルを移動させる。このとき、触刺激呈示手段１５１により、その商品の肌触りに応じた力が、可動部材１１２に置かれている指先に呈示される。
【００６４】
なお、この場合には、その商品の情報として、画面上に表示される画像の他、肌触りの属性情報が付加されている。情報処理装置１の本体４０の触刺激生成手段は、ポインティングデバイス１０の位置指定手段１４１により指定された表示部３０の画面上の商品の情報に付加された属性情報に応じた触刺激信号を生成して、この触刺激信号に基づいてポインティングデバイス１０の触刺激呈示手段１５１は可動部材１１２を介して触刺激を呈示する。これにより、操作者は、指先で可動部材１１２を移動させることで、指先で商品をなぞる行為と同等の行為を行うことができ、これと同時に、表示部３０の画面に表示された商品の肌触りを指先で体感することができる。
【００６５】
第５実施例は、図１５に示すように、ポインティングデバイス１０の操作により、表示部３０の画面に表示された各種オブジェクトの属性を検知するものである。表示部３０の画面に表示されるオブジェクトの種類として、例えば、アイコン、フォルダ、ファイルなどがある。本実施形態に係るポインティングデバイス１０を用いれば、表示部３０の画面に表示された各種オブジェクトの属性（種類、サイズ、名称、など）を把握することができる。
【００６６】
すなわち、操作者は、先ず、ポインティングデバイス１０の本体１００または可動部材１１２を移動させることで、画面上の何れかのオブジェクト上にカーソルを移動させ、可動部材１１２を押下してスイッチ１３１を押圧する。そして、可動部材１１２を移動させることで、画面上のカーソルを移動させる。このとき、触刺激呈示手段１５１により、そのオブジェクトの属性に応じた触刺激が、可動部材１１２に置かれている指先に呈示される。例えば、オブジェクトの種類に応じて異なる触刺激を呈示するようにしてもよいし、オブジェクトがファイルである場合にファイルサイズに応じた大きさの反力を触刺激として呈示するようにしてもよい。
【００６７】
また、画面上の何れかのオブジェクト上にカーソルが来たときに、触刺激呈示手段１５１により、そのオブジェクトの名称を表記するように可動部材１１２が移動するのも好適である。このようにすることで、可動部材１１２に置かれた指先は、可動部材１１２の動きを通じて、カーソルが位置するオブジェクトの名称を判読することができる。
【００６８】
なお、この場合には、画面上に表示されるオブジェクトには、種類やサイズなどの属性情報が付加されている。情報処理装置１の本体４０の触刺激生成手段は、ポインティングデバイス１０の位置指定手段１４１により指定された表示部３０の画面上のオブジェクトに付加された属性情報に応じた触刺激信号を生成して、この触刺激信号に基づいてポインティングデバイス１０の触刺激呈示手段１５１は可動部材１１２を介して触刺激を呈示する。これにより、操作者は、画面上のオブジェクトの属性を容易に把握することができる。
【００６９】
さらに、表示部３０の画面上に表示されたオブジェクトに対して属性情報を付加することも、本実施形態に係るポインティングデバイス１０を用いることにより可能である。すなわち、操作者は、先ず、メニューの所定の項目を選択して属性情報の付加が可能な状態にした後に、ポインティングデバイス１０の本体１００または可動部材１１２を移動させることで、画面上の何れかのオブジェクト上にカーソルを移動させ、可動部材１１２を押下してスイッチ１３１を押圧する。そして、可動部材１１２を移動させることで、画面上のカーソルを移動させる。このときの可動部材１１２の移動すなわちカーソルの移動が、触刺激呈示手段１５１により可動部材１１２を介して呈示される触刺激となる。
【００７０】
例えば、画面上に文字情報を表示するオブジェクトにおいて、属性情報の付加が可能な状態にした後に、その文字をなぞるように可動部材１１２を移動させることで、そのオブジェクトに属性情報を付加する。その後、そのオブジェクト上にカーソルが来ると、触刺激呈示手段１５１により、そのオブジェクトの文字をなぞるように可動部材１１２が移動する。このようにすることで、可動部材１１２に置かれた指先は、可動部材１１２の動きを通じて、カーソルが位置するオブジェクトの文字を判読することができる。
【００７１】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、上記の実施形態のポインティングデバイス１０は、マウス形状のものであって、基準面上のボール１０１の回転を検出することで本体１００の変位を検出する接触回転式のものであったが、基準面の光学的な濃淡の変化を検出することで本体１００の変位を検出する非接触光学式のものであってもよい。
【００７２】
また、マウス形状のものでなくてもよく、ジョイスティック形状のものであってもよい。ジョイスティック形状のものである場合には、そのジョイスティックの先端に可動部材を設けて、この可動部材に触刺激を呈示するのが好適であり、このようにすることで、ジョイスティックを握った手の親指でこの可動部材を移動させることができ、この親指で触刺激を体感することができる。
【００７３】
また、上記実施形態は触刺激を呈示するものであったが、他の刺激を呈示してもよく、例えば、光や音などの刺激を呈示してもよい。また、これらの刺激を選択または併用して呈示するようにしてもよい。
【００７４】
さらに、上記実施形態では、変位検出部材は固定部材１１１に対して可動である可動部材１１２であって、第２の変位検出手段１１３は可動部材１１２の変位を検出するものであったが、これに限られない。例えば、ポインティングデバイス本体に対して変位検出部材が固定されていて、第２の変位検出手段は、この変位検出部材に接触する指等の変位を検出するようにしてもよい。具体的には、指等の接触に因る静電容量の変化に基づいて指等の変位を検出するトラックパッドにより実現することができる。
【００７５】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したとおり、本発明に係るポインティングデバイスによれば、このポインティングデバイスの本体の変位は第１の変位検出手段により検出され、変位検出部材の変位は第２の変位検出手段により検出される。位置指定手段により、第１の変位検出手段により検出された本体の変位および第２の変位検出手段により検出された変位検出部材の変位の双方に応じた位置が所定の空間に指定される。そして、刺激呈示手段により、位置指定手段により指定された所定の空間内の位置に応じた刺激が呈示される。
【００７６】
このように、本発明に係るポインティングデバイスは、従来のマウスなどが有する本体の変位を検出する第１の変位検出手段に加えて、変位検出部材の変位を検出する第２の変位検出手段、第１および第２の変位検出手段それぞれにより検出された変位に基づいて所定の空間内に位置を指定する位置指定手段、および、この指定された位置に応じた刺激を呈示する刺激呈示手段を有していることで、所定の空間内の位置を容易に指定することができる。
【００７７】
また、変位検出部材の変位量に対する局所座標系の原点から指定位置への変位量の割合は、本体の変位量に対する局所座標系の原点の変位量の割合より小さいのが好適である。この場合には、ポインティングデバイス本体の移動により所定の空間（表示部の画面）上の位置を粗く指定し、変位検出部材の移動により所定の空間（表示部の画面）上の位置を細かく指定することができるので、所定の空間内の位置を更に容易に指定することができる。
【００７８】
また、変位検出部材が操作者の指により移動可能であるよう構成されているのが好適である。この場合には、ポインティングデバイス本体の移動が腕または手首によるものであるのに対して、変位検出部材の移動は指先によるものとなるので、精度よく変位検出部材を移動させることができので、所定の空間内の位置を更に容易に指定することができる。
【００７９】
また、刺激呈示手段が変位検出部材を介して刺激を呈示するのが好適である。この場合には、操作者は、変位検出部材を移動させることで所定の空間内の位置を指定することができるとともに、この変位検出部材を介して刺激呈示手段により刺激が呈示される。変位検出部材が操作者の指により移動可能であることにより、操作者は、変位検出部材を介して、指先で物体をなぞる行為と同等の行為を行うことができ、これと同時に、その物体の肌触りを指先で体感することができる。
【００８０】
本発明に係る情報処理装置によれば、表示部には、所定の空間が表示されるとともに、ポインティングデバイスにより指定された所定の空間内の位置も表示される。また、刺激生成手段により、ポインティングデバイスにより指定された所定の空間内の位置に応じた刺激信号が生成されて、この刺激信号に基づいてポインティングデバイスが刺激を呈示する。これにより、表示部に表示された所定の空間内の位置を容易に指定することができる。
【００８１】
また、ポインティングデバイスにより指定された所定の空間内の位置に応じて表示部における所定の空間の表示の態様を変更する表示態様変更手段を更に備えるのが好適である。この場合には、表示態様変更手段により、表示部における所定の空間の表示の態様は、ポインティングデバイスにより指定された所定の空間内の位置に応じて変更される。そして、この表示部における所定の空間の表示の態様の変更に応じて、操作者は、ポインティングデバイス本体の移動による位置の指定と、変位検出部材の移動による位置の指定とを切り替えることで、表示部の画面上の位置を容易に指定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る情報処理装置１の外観図である。
【図２】本実施形態に係るポインティングデバイス１０の断面図である。
【図３】本実施形態に係るポインティングデバイス１０のブロック図である。
【図４】本実施形態に係るポインティングデバイス１０の固定部材１１１および可動部材１１１の構成図である。
【図５】本実施形態に係るポインティングデバイス１０における触刺激呈示機構を説明する平面図である。
【図６】本実施形態に係るポインティングデバイス１０における固定部材１１１と可動部材１１２との摺動機構を説明する断面図である。
【図７】本実施形態に係るポインティングデバイス１０における感圧部１２０を説明する断面図である。
【図８】本実施形態に係るポインティングデバイス１０における位置検出センサ１１４を説明する断面図である。
【図９】本実施形態に係るポインティングデバイス１０の可動部材１１２の動作例を説明する図である。
【図１０】本実施形態に係るポインティングデバイス１０の位置指定動作と表示部３０におけるカーソル表示について説明する図である。
【図１１】第１実施例における表示部３０の画面上の表示を示す図である。
【図１２】第２実施例における表示部３０の画面上の表示を示す図である。
【図１３】第３実施例における表示部３０の画面上の表示を示す図である。
【図１４】第４実施例における表示部３０の画面上の表示を示す図である。
【図１５】第５実施例における表示部３０の画面上の表示を示す図である。
【符号の説明】
１…情報処理装置、１０…ポインティングデバイス、２０…キーボード、３０…表示部、４０…本体、１００…本体、１０１…ボール、１０１…第１の変位検出手段、１１１…固定部材、１１２…可動部材、１１３…第２の変位検出手段、１１４…位置検出センサ、１１５Ａ〜１１５Ｄ…弾性部材、１１６Ａ〜１１６Ｄ…コイル、１１７Ａ〜１１７Ｄ…磁石、１１８Ａ，１１８Ｂ…摺動部材、１１９…表面層、１２０…感圧部、１２１…支持部材、１３１…スイッチ、１３２…信号処理回路、１４１…位置指定手段、１５１…触刺激呈示手段。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a pointing device for designating a position in a predetermined space, and an information processing apparatus including the pointing device and a display unit.
[0002]
[Prior art]
In addition to a keyboard suitable for inputting characters, information processing apparatuses such as personal computers often have a pointing device suitable for designating a position on the screen in addition to a keyboard suitable for inputting characters. Yes. Examples of pointing devices include a mouse, a joystick, and a trackball. A displacement of the pointing device main body with respect to the reference plane is detected, and a cursor indicating a position on the screen moves in accordance with the detected displacement.
[0003]
In particular, a pointing device plays an important role in an information processing apparatus having a graphical user interface that depends on visual information displayed on a screen. For example, in order to select any one of a plurality of objects displayed on the screen, the pointing device is operated, the cursor is placed on the object to be selected, and the button attached to the pointing device. By pressing, a desired object can be easily selected.
[0004]
A pointing device having not only a function of specifying a position on the screen but also other functions has been proposed. For example, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 1-102619 discloses a mouse with a digitizer function added to the upper surface of the mouse. In addition to designation, characters and the like are input by the digitizer function. In addition, what is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-259189 uses a mouse original function to detect a displacement amount in a two-dimensional direction and designate a position on the screen, and also by a scrolling function added to the mouse. The display contents on the screen are scrolled. As described above, various proposals have been made for pointing devices to improve operability.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the designation of the position on the screen by operating such a pointing device depends on the visual information on the screen, so it is not easy for a low vision person. In particular, when the object on the screen is small, it is not easy for not only a weak-sighted person but also a sighted person to specify the position on the screen by operating the pointing device. In addition, since the user is forced to keep an eye on the screen, it has an adverse effect on the operator's health (for example, eye strain and dry eyes). The pointing device disclosed in each of the above publications has other functions (digitizer function and scrolling function) added, but the position specifying function, which is the original function, has not been improved. The same applies to not only the designation of the position on the screen by the operation of the pointing device but also the interpretation of the attribute of the object on the screen at the position designated by the operation of the pointing device.
[0006]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a pointing device and an information processing apparatus that can easily specify a position in a predetermined space.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The pointing device according to the present invention is a pointing device that designates a position in a predetermined space, and includes (1) first displacement detection means for detecting displacement of the main body, and (2) a displacement detection member, A second displacement detecting means for detecting the displacement of the displacement detecting member; and (3) displacing the origin of the local coordinate system in a predetermined space in accordance with the displacement of the main body detected by the first displacement detecting means, Position specifying means for designating a position displaced from the origin of the local coordinate system in accordance with the displacement of the displacement detecting member detected by the second displacement detecting means; and (4) within a predetermined space designated by the position designating means. And a stimulus presentation means for presenting a stimulus according to the position.
[0008]
The displacement of the main body of the pointing device is detected by the first displacement detection means, and the displacement of the displacement detection member is detected by the second displacement detection means. According to the displacement of the main body detected by the first displacement detection means, the origin of the local coordinate system in the predetermined space is displaced by the position designation means, and the displacement detection member detected by the second displacement detection means A position displaced from the origin of the local coordinate system is designated according to the displacement. That is, a position corresponding to both the displacement of the main body detected by the first displacement detection means and the displacement of the displacement detection member detected by the second displacement detection means is designated as the predetermined space. Then, a stimulus (preferably a tactile stimulus) corresponding to the position in the predetermined space designated by the position designating unit is presented by the stimulus presenting unit.
[0009]
The pointing device according to the present invention can have substantially the same form as a conventional mouse or joystick. The pointing device according to the present invention includes a second displacement detecting means for detecting the displacement of the displacement detecting member, in addition to the first displacement detecting means for detecting the displacement of the main body of the conventional mouse or the like, There is provided position specifying means for specifying a position in a predetermined space based on the displacement detected by each of the second displacement detecting means, and stimulus presenting means for presenting a stimulus corresponding to the designated position. . There can be various modes of presenting the stimulus by the stimulus presenting means. By doing in this way, the position in a predetermined space can be specified easily.
[0010]
When a pointing device is used together with an information processing apparatus having a display unit, the predetermined space is a display space on the screen of the display unit, and a cursor is placed at a position on the screen specified by the position specifying unit. Is displayed. The predetermined space does not necessarily have to be visually recognized, and may be virtually set.
[0011]
In the pointing device according to the present invention, the ratio of the displacement amount from the origin of the local coordinate system to the designated position with respect to the displacement amount of the displacement detection member is smaller than the ratio of the displacement amount of the origin of the local coordinate system to the displacement amount of the main body. Is preferred. In this case, by moving the pointing device main body, the position on the predetermined space (screen of the display unit) is displaced macroscopically, and by moving the displacement detection member, the predetermined space (screen of the display unit) The upper position is displaced microscopically. Therefore, the position on the predetermined space (display unit screen) can be specified roughly by moving the pointing device body, and the position on the predetermined space (display unit screen) can be specified finely by moving the displacement detection member. . By doing in this way, the position in the predetermined space can be specified more easily.
[0012]
The pointing device according to the present invention is preferably configured such that the displacement detection member can be moved by an operator's finger. In this case, the movement of the pointing device main body is performed by the arm or the wrist, whereas the movement of the displacement detection member is performed by the fingertip, so that the displacement detection member can be moved with high accuracy. In this way, the position in the predetermined space can be specified more easily.
[0013]
In the pointing device according to the present invention, it is preferable that the stimulus presenting means presents the stimulus via the displacement detection member. In this case, the operator can designate a position in a predetermined space by moving the displacement detection member, and the stimulus is presented by the stimulus presenting means via the displacement detection member. Since the displacement detection member can be moved by the operator's finger, the operator can perform an action equivalent to the action of tracing the object with the fingertip via the displacement detection member. You can feel the touch with your fingertips.
[0014]
An information processing apparatus according to the present invention includes: (1) a pointing device according to the present invention that specifies a position in a predetermined space and presents a stimulus; and (2) displays the predetermined space and is displayed by the pointing device. A display unit that also displays a position in a specified space, and (3) a stimulation signal corresponding to the position in the predetermined space specified by the pointing device is generated, and the pointing device is generated based on the stimulation signal. And a stimulus generation means for presenting the stimulus.
[0015]
According to this information processing apparatus, a predetermined space is displayed on the display unit, and a position in the predetermined space designated by the pointing device is also displayed. Further, a stimulus signal corresponding to a position in a predetermined space designated by the pointing device is generated by the stimulus generating means, and the pointing device presents a stimulus based on the stimulus signal.
[0016]
Moreover, it is preferable that the information processing apparatus according to the present invention further includes a display mode changing unit that changes a display mode of the predetermined space on the display unit according to a position in the predetermined space designated by the pointing device. is there. In this case, the display mode changing unit changes the display mode of the predetermined space on the display unit in accordance with the position in the predetermined space designated by the pointing device. For example, the display of a predetermined space on the display unit is enlarged or reduced according to the relative positional relationship between the position designated by the pointing device and the object. Then, according to the change in the display mode of the predetermined space in the display unit, the operator switches between designation of the position by movement of the pointing device body and designation of the position by movement of the displacement detection member, The position of the part on the screen can be easily specified.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
[0018]
First, configurations of an information processing apparatus and a pointing device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is an external view of an information processing apparatus 1 according to the present embodiment. The information processing apparatus 1 includes a pointing device 10, a keyboard 20, a display unit 30, and a main body 40. The pointing device 10 designates a position on the screen of the display unit 30 and presents a tactile stimulus to the operator. The keyboard 20 is used for character input and the like. The display unit 30 displays an image 31, displays a cursor 32 at a position designated by the pointing device 10, and displays characters input from the keyboard 20. The main body 40 includes a CPU, a ROM, a RAM, and the like, and controls / calculates input / output of various information by the pointing device 10, the keyboard 20, and the display unit 30.
[0019]
FIG. 2 is a cross-sectional view of the pointing device 10 according to the present embodiment. This pointing device 10 has substantially the same form as a conventional mouse, and includes a ball 101 and first displacement detection means 102. The ball 101 is at the bottom of the main body 100 and can rotate, and the ball 101 rotates when the main body 100 moves on a reference plane (for example, a desk surface or a mouse pad). The first displacement detection means 102 detects the two-dimensional displacement (movement direction and movement amount) of the main body 100 relative to the reference plane by detecting the rotation direction and rotation amount of the ball 101 with an encoder.
[0020]
The pointing device 10 includes a fixed member 111, a movable member (displacement detection member) 112, and a support member 121. The fixing member 111 is fixed to the upper part of the main body 100 via a support member 121 capable of elastic bending. The movable member 112 is movable with respect to the fixed member 111.
[0021]
Further, the pointing device 10 includes a switch 131 and a signal processing circuit 132. When a finger or the like of a person who operates the pointing device 10 presses the movable member 112, the fixed member 111 presses the switch 131. That is, the switch 131 detects whether or not the movable member 112 has been pressed, and the signal processing circuit 132 outputs a signal indicating whether or not the movable member 112 has been pressed.
[0022]
FIG. 3 is a block diagram of the pointing device 10 according to the present embodiment. In this figure, sectional views of the fixed member 111 and the movable member 112 are shown. Each of the fixed member 111 and the movable member 112 has a substantially flat plate shape, and the movable member 112 can move with respect to the fixed member 111. The direction of movement of the movable member 112 is a direction parallel to the surface of the fixed member 111, and rotation on the surface is also possible. The second displacement detector 113 detects the displacement (movement direction and amount) of the movable member 112 with respect to the fixed member 111 together with the position detection sensor 114.
[0023]
The position specifying unit 141 sets a local coordinate system having an origin on the screen of the display unit 30, displaces the origin of the local coordinate system according to the displacement of the main body 100 detected by the first displacement detection unit 102, A position displaced from the origin of the local coordinate system is designated according to the displacement of the movable member 112 detected by the second displacement detector 113. The tactile stimulus presenting means 151 presents a tactile stimulus to an operator's finger touching the movable member 112 by moving the movable member 112 with respect to the fixed member 111. The tactile stimulus presenting means 151 presents tactile stimuli corresponding to the position on the screen of the display unit 30 designated by the position designating means 141.
[0024]
Information on the position to be finally specified may be transmitted from the pointing device 10 to the main body 40, and the displacement of the main body 100 detected by the first displacement detecting means 102 and the second displacement detecting means 113 are also shown. The displacement of the movable member 112 detected by may be transmitted. In the latter case, the position specifying means 141 of the pointing device 10 according to the present embodiment exists in the main body 40.
[0025]
FIG. 4 is a more detailed configuration diagram of the fixed member 111 and the movable member 111 of the pointing device 10 according to the present embodiment. The figure (a) is a top view, The figure (b) is sectional drawing in the AA line in the figure (a). The pointing device 10 includes a substantially plate-like fixed member 111 whose side edge protrudes upward, a movable member 112 movable in a direction parallel to a predetermined plane with respect to the fixed member 111, and a side edge of the fixed member 111. And elastic members 115 A to 115 D that connect the movable member 112 and the movable member 112. Each of the elastic members 115 A to 115 D is an elastic resin, a spring, or the like, and is provided at four locations around the movable member 112. One end is joined to the movable member 112 and the other end is a side edge of the fixed member 111. It is joined to the part.
[0026]
Further, four coils 116 A to 116 D are fixed to the movable member 112. In the plan view of FIG. 6A, if the center is the origin, the right direction is the X-axis direction, and the upward direction is the Y-axis direction, the coil 116A is provided across the X axis in a region where the X coordinate value is positive. The coil 116B is provided across the X axis in a region where the X coordinate value is negative, the coil 116C is provided across the Y axis in a region where the Y coordinate value is positive, and the coil 116D is The Y coordinate value is provided in a negative region across the Y axis.
[0027]
FIG. 5 is a plan view for explaining a tactile stimulus presentation mechanism in the pointing device 10 according to the present embodiment. Four magnets 117 A to 117 D are fixed to the fixing member 111. The magnet 117A is provided in a region where the X coordinate value is positive and the Y coordinate value is positive so that the magnetic flux penetrates both the coils 116A and 116D. The magnet 117B is provided in a region where the X coordinate value is negative and the Y coordinate value is positive so that the magnetic flux penetrates both the coils 116B and 116D. The magnet 117C is provided in a region where the X coordinate value is negative and the Y coordinate value is negative so that the magnetic flux penetrates both the coils 116B and 116C. Magnet 117D is provided in a region where the X coordinate value is positive and the Y coordinate value is negative so that the magnetic flux penetrates both coils 116A and 116C. Of these, the magnets 117A and 117C are arranged so that the side facing the movable member 112 is an S pole, and the magnets 117B and 117D are arranged so that the side facing the movable member 112 is an N pole. .
[0028]
In other words, the relative positional relationship between the coils 116A to 116D and the magnets 117A to 117D is as follows. The coil 116A is provided so that a current crosses in a direction parallel to the X axis with respect to the magnetic field generated by each of the magnets 117A and 117D. The coil 116B is provided so that the current crosses in the direction parallel to the X axis with respect to the magnetic field created by the magnets 117B and 117C. The coil 116C is provided so that the current crosses in the direction parallel to the Y axis with respect to the magnetic field created by the magnets 117C and 117D. In addition, the coil 116D is provided so that the current crosses in the direction parallel to the Y axis with respect to the magnetic field generated by each of the magnets 117A and 117B.
[0029]
Each of the coils 116 A to 116 D may use a copper wire, may use an aluminum wire for weight reduction, and further preferably uses a copper-plated aluminum wire. Each of the magnets 117A to 117D preferably has a large coercive force and residual magnetic flux density. For example, a neodymium magnet is suitable.
[0030]
The tactile stimulus presenting means 151 can flow a current independently to each of the coils 116A to 116D. An interaction according to Fleming's left-hand rule occurs between the magnitude and direction of the current flowing through each of the coils 116A to 116D and the magnetic field generated by each of the magnets 117A to 117D. Due to this, a thrust is generated in each of the coils 116A to 116D, and the movable member 112 moves relative to the fixed member 111 according to these thrusts and the stresses of the elastic members 115A to 115D. The movable member 112 presents a tactile stimulus to the operator's finger or the like touching the movable member 112.
[0031]
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a sliding mechanism between the fixed member 111 and the movable member 112 in the pointing device 10 according to the present embodiment. Sliding members 118A and 118B are provided on the lower surface of the fixed member 111 to which the magnets 117A to 117D are fixed and the upper surface of the movable member 112 to which the coils 116A to 116D are fixed so that they can slide with respect to each other. It has been. For each of the sliding members 118A and 118B, a fluororesin (eg, polytetrafluoroethylene) having a small friction coefficient, a resin impregnated with a lubricating oil, a metal, or the like is preferably used. Lubricating oil is also preferably applied between the sliding members 118A and 118B, and a non-magnetic sphere may be interposed and slid by rolling of the sphere.
[0032]
FIG. 6 shows not only the sliding mechanism but also the surface layer 119 on the upper surface of the movable member 112 and the pressure-sensitive portion 120 provided near the center of the surface layer 119. FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating the pressure sensitive unit 120 in the pointing device 10 according to the present embodiment. The surface layer 119 is finished to be flat so that a receiving organ such as a human finger or palm can be contacted or separated. The pressure sensing unit 120 detects that a human finger or the like has touched the surface layer 119. The pressure-sensitive part 120 has a structure in which a pressure-sensitive conductive rubber 120A using a material in which silicone rubber and conductive powder are mixed is sandwiched between conductive plastic layers 120B and 120C. A voltage is applied between the conductive plastic layer 120B and the conductive plastic layer 120C to detect a change in electrical resistance value due to contact pressure when a human finger or the like touches the pressure sensitive unit 120. Thus, the presence or absence of contact is detected. The contact detection signal output from the pressure sensing unit 120 is sent to the tactile stimulus presenting means 151, and when the contact is confirmed, the movable member 112 is driven by the tactile stimulus presenting means 151.
[0033]
In addition, there are the following methods for detecting that a human finger or the like has contacted the movable member 112. In other words, the charge storage unit that stores and holds a predetermined charge in the movable member 112 is provided, and the charge stored in the charge storage unit flows out to the person's finger when the person's finger comes into contact with the charge. It is also preferable to detect that a human finger or the like is in contact with the movable member 112 by detecting a change in the amount of charge accumulated in the unit. Also, two flexible electrodes are supported so that the distance between them is constant, and when a human finger or the like comes in contact, the distance between these two electrodes changes and exists between both electrodes. It is also preferable to detect that a human finger or the like has come into contact with the movable member 112 by detecting a change in the electrostatic capacitance. Further, a light receiving element is provided on the upper surface of the movable member 112, and a light receiving element is also provided on the upper surface of the side edge of the fixed member 111. Based on the change in the value of the output signal from each light receiving element, It is also preferable to detect that a human finger or the like has contacted the movable member 112 by detecting that the value of the output signal from the light receiving element on the upper surface has decreased.
[0034]
FIG. 8 is a cross-sectional view for explaining the position detection sensor 114 in the pointing device 10 according to the present embodiment. The position detection sensor 114 includes a light emitting element (for example, a light emitting diode) 114A and a light receiving element (for example, a photodiode) 114B fixed to the fixed member 111, and an optical pattern (for example, at equal intervals) drawn on the lower surface of the movable member 112. 114C). The light emitted from the light emitting element 114A is irradiated onto the optical pattern 114C, and the light reflected by the optical pattern 114C is received by the light receiving element 114B. The amount of light received by the light receiving element 114B corresponds to the reflectance at the position where the light emitted from the light emitting element 114A is incident on the optical pattern 114C.
[0035]
Therefore, the amount of displacement of the movable member 112 relative to the fixed member 111 can be detected based on the change in the electrical signal output from the light receiving element 114B according to the amount of received light. Further, by providing such a position detection sensor 114 in each of the X-axis direction and the Y-axis direction, the two-dimensional displacement amount of the movable member 112 with respect to the fixed member 111 can be detected. An output signal from the position detection sensor 114 is sent to the second displacement detection means 113, and the displacement of the movable member 112 is detected by the second displacement detection means 113.
[0036]
Other methods for detecting the displacement of the movable member 112 include the following. That is, the speckle pattern is generated by irradiating the fine irregularities formed on the lower surface of the movable member 112 with a laser beam, and the speckle pattern is observed with a two-dimensional image sensor, thereby moving the movable member relative to the fixed member 111. It is also preferable to detect the two-dimensional displacement amount 112. It is also preferable to detect the amount of displacement of the movable member 112 with respect to the fixed member 111 by providing a rotating body that contacts the movable member 112 and detecting the amount of rotation of the rotating body with an encoder. Further, by providing a light emitting element on one of the fixed member 111 and the movable member 112 and providing a two-dimensional position sensitive detector (PSD) on the other, the two-dimensional movement of the movable member 112 with respect to the fixed member 111. It is also preferable to detect a large amount of displacement.
[0037]
Next, the tactile stimulus presenting operation of the pointing device 10 will be described. When a current flows through each of the coils 116A to 116D by being driven by the tactile stimulus presenting means 151, a thrust acts on each of the coils 116A to 116D in accordance with Fleming's left-hand rule, thereby moving the movable member 112.
[0038]
First, considering each of the coils 116A and 116B, a magnetic field is generated in the Z-axis direction, which is a direction perpendicular to the fixed member 111. When a current flows in this magnetic field in the X-axis direction, a thrust in the Y-axis direction is generated. Arise. When a current is passed through the coil 116A in the clockwise direction, a thrust in the + Y-axis direction acts on the coil 116A. When a current is passed through the coil 116B in the counterclockwise direction, a thrust in the + Y-axis direction is applied to the coil 116B. The direction in which the thrust acts can be changed by changing the direction in which the current flows, and the magnitude of the thrust can be changed by changing the current value.
[0039]
Similarly, when considering each of the coils 116C and 116D, a magnetic field is generated in the Z-axis direction, which is a direction perpendicular to the fixing member 111, and when current flows in this magnetic field in the Y-axis direction, thrust in the X-axis direction is generated. Occurs. When a current is passed through the coil 116C in the clockwise direction, a thrust in the + X-axis direction acts on the coil 116C. Further, when a current is passed through the coil 116D in the counterclockwise direction, a thrust in the + X-axis direction acts on the coil 116D. The direction in which the thrust acts can be changed by changing the direction in which the current flows, and the magnitude of the thrust can be changed by changing the current value.
[0040]
When it is only necessary to translate the movable member 112 relative to the fixed member 111, the coils 116A and 116B are connected to each other to give a thrust in the same direction to the coils 116A and 116B, respectively, and the coils 116C and 116D. Each of them may be connected to each other, and the coils 116C and 116D may be given thrust in the same direction.
[0041]
In addition, a thrust can be generated in a direction in which the movable member 112 is rotated with respect to the fixed member 111 about the Z axis. That is, when a current is passed through each of the coils 116A and 116B in the clockwise direction, a thrust in the + Y axis direction acts on the coil 116A, and a thrust in the −Y axis direction acts on the coil 116B. Thus, a rotational moment is generated that rotates the movable member 112 in the counterclockwise direction. When a current is passed through each of the coils 116A and 116B in the counterclockwise direction, a thrust in the -Y axis direction acts on the coil 116A, and a thrust in the + Y axis direction acts on the coil 116B. A rotational moment is generated that rotates the movable member 112 in the clockwise direction. Further, the center of rotation can be changed by changing the ratio of the values of the currents flowing through the coils 116A and 116B. The same applies to the coils 116C and 116D.
[0042]
The movement of the movable member 112 as described above is driven by the current supplied to the coils 116 A to 116 D by the tactile stimulus presenting means 151. In this case, for example, PD control (proportional / differential control) performed in accordance with the position deviation and the differential amount of the position deviation is used. FIG. 9 is a diagram illustrating an operation example of the movable member 112 of the pointing device 10 according to the present embodiment. As shown in FIG. 6A, the movable member 112 is finely oscillated left and right while generally moving in the −Y axis direction. As shown in FIG. 5B, the movable member 112 is rotated by parallel movement in the clockwise direction. As shown in FIG. 4C, the movable member 112 is finely oscillated left and right with respect to the traveling direction while rotating in parallel in the clockwise direction. Further, as shown in FIG. 4D, the movable member 112 is oscillated by translation. Furthermore, the movable member 112 can also move to draw characters such as “8” and “W”. In addition, the movable member 112 can move not only at a constant speed but also with acceleration or deceleration. The movement of the movable member 112 corresponds to the current supplied to each of the coils 116A to 116D by the tactile stimulus presenting means 151. When a human finger is lightly touching the movable member 112, the finger is The movement of the movable member 112 can be sensed.
[0043]
Next, the position specifying operation of the pointing device 10 and the cursor display on the display unit 30 will be described with reference to FIG. The shape of the cursor 32 displayed on the screen of the display unit 30 is an arrow shape (the figure (a)), a finger pointing shape (the figures (b) and (c)), and a cross shape ( The figure (d)) and the thing of the shape grasped with a fingertip (the figure (e)) may be arbitrary. The arrow-shaped cursor ((a) in the figure) indicates the position at the tip of the arrow. The finger shaped cursor (FIGS. (B) and (c)) indicates the position at the tip of the finger. The cross-shaped cursor ((d) in the figure) indicates the position at the intersection of the cross. In addition, a cursor (FIG. (E)) shaped to be grasped by the fingertip indicates the position at the center of the two fingers to be grasped.
[0044]
At this time, when the operator moves the main body 100 of the pointing device 10, the movement is detected by the first displacement detection means 101, and the local set on the screen of the display unit 30 according to the detected movement. The origin of the coordinate system is displaced and the cursor is displaced to the origin of the local coordinate system. When the operator moves the movable member 112 while fixing the main body 100, the movable member 112 is displaced with respect to the fixed member 111. This displacement is detected by the second displacement detecting means 113, and the cursor is Further displacement is made to a position on the local coordinate system corresponding to the detected displacement.
[0045]
The shape of the cursor 32 displayed on the screen of the display unit 30 is preferably a combination of the above. For example, as shown in FIG. 10F, the shape of the cursor 32 may be a combination of a cross shape and a shape gripped with a fingertip. In this case, the crossing point of the cross-shaped portion is the origin of the local coordinate system set on the screen of the display unit 30 according to the displacement of the main body 100 detected by the first displacement detecting means 101 of the pointing device 10. Show. Further, the center of the two fingers in the shape of the part gripped by the fingertip is a local area set on the screen of the display unit 30 according to the displacement of the movable member 112 detected by the second displacement detecting means 113 of the pointing device 10. Indicates the position on the coordinate system.
[0046]
That is, when the operator moves the main body 100 of the pointing device 10, the movement is detected by the first displacement detection means 101, and a cursor cross shape is displayed on the screen of the display unit 30 according to the detected movement. The part of is displaced. If the movable member 112 is not moved by the operator and the movable member 112 is at a predetermined equilibrium position with respect to the fixed member 111, as shown in FIG. The center of the two fingers coincides with the crossing point of the cross-shaped portion. On the other hand, when the operator moves the movable member 112, the movable member 112 is displaced with respect to the fixed member 111, and this displacement is detected by the second displacement detecting means 113, and according to the detected displacement, FIG. As shown in FIG. 10 (g), the center of the two fingers of the shape-shaped portion gripped by the fingertip of the cursor is displaced with respect to the crossing point of the cross-shaped portion. The position designation means 141 designates the center position of the two fingers of the part of the shape gripped by the fingertip of the cursor.
[0047]
It should be noted that the display of the single shape cursor shown in FIGS. 10A to 10E and the display of the cursor combining the two shapes shown in FIGS. 10F and 10G are selected by the operator. It is preferable that switching is possible.
[0048]
The ratio of the displacement amount from the origin of the local coordinate system to the designated position with respect to the displacement amount of the movable member 112 is preferably smaller than the ratio of the displacement amount of the origin of the local coordinate system to the displacement amount of the main body 100. In this case, when the main body 100 is moved, the position of the display unit 30 on the screen is displaced macroscopically, and when the movable member 112 is moved, the position of the display unit 30 is displaced microscopically. Therefore, the position of the display unit 30 on the screen can be roughly specified by the movement of the main body 100, and the position of the display unit 30 on the screen can be specified finely by the movement of the movable member 112.
[0049]
Next, the relationship between the position designation operation of the pointing device 10 and the tactile stimulus presentation operation will be described. The tactile stimulus is presented by the tactile stimulus presenting means 151 via the movable member 112 according to the position on the screen of the display unit 30 designated by the position designating means 141. That is, the main body 40 of the information processing apparatus 1 has tactile stimulus generation means, which corresponds to the position on the screen of the display unit 30 designated by the position designation means 141 of the pointing device 10. A tactile stimulus signal is generated, and the tactile stimulus presenting means 151 of the pointing device 10 is presented with the tactile stimulus based on the tactile stimulus signal.
[0050]
For example, when an object is displayed on the screen of the display unit 30 and the distance between the position on the screen of the display unit 30 specified by the position specifying unit 141 and the object is equal to or less than a predetermined value, The tactile stimulus presenting means 151 may notify the operator to that effect by vibrating the movable member 112 in accordance with the tactile stimulus signal generated by the tactile stimulus generating means. Further, in this case, the tactile stimulus presenting means 151 forcibly moves the movable member 112 according to the tactile stimulus signal generated by the tactile stimulus generating means so that the specified position by the position specifying means 141 comes on the object. May be. Further, when the position designated by the position designating means 141 is present on the object or moves, the tactile stimulus presenting means 151 follows the tactile stimulus signal generated by the tactile stimulus generating means, via the movable member 112. You may present the tactile stimulus according to the attribute of the object. In addition, there may be various aspects in the relationship between the position designation operation of the pointing device 10 and the tactile stimulus presentation operation. Specific examples will be described below.
[0051]
In the first embodiment, as shown in FIG. 11, any one of a plurality of objects displayed on the screen of the display unit 30 is selected by the pointing device 10. If the object displayed on the screen of the display unit 30 is small, such as a so-called radio button shown in this figure, it is difficult to select the object using a conventional pointing device. However, when the information processing apparatus 1 and the pointing device 10 according to the present embodiment are used, an object can be easily selected by performing the following operation.
[0052]
That is, the operator first moves the main body 100 of the pointing device 10 to move the cursor to the vicinity of the object to be selected, and then moves the movable member 112 of the pointing device 10 to select. Move the cursor toward the object. Since the main body 100 is moved by the arm or the wrist, the movable member 112 is moved by the fingertip, so that the movable member 112 can be moved with high accuracy. Further, as compared with the macro movement of the cursor due to the movement of the main body 10, the cursor can be moved microscopically by the movement of the movable member 112. Therefore, it is easy to place the cursor on the object.
[0053]
Further, when the position designated by the position designation unit 141 (cursor position on the screen of the display unit 30) overlaps the object, the tactile stimulus presenting unit 151 presents a tactile stimulus (for example, vibration) to the movable member 112. In this case, the operator can easily recognize that the cursor has overlapped the object even if the operator is not gazing at the screen. Alternatively, when the operator moves the main body 100 or the movable member 112 to bring the cursor closer to the object, if the distance between the cursor and the object becomes a certain value or less, the tactile stimulus presenting means 151 is moved to the movable member. It is also preferable to forcibly move 112 so that the specified position (cursor position) by the position specifying means 141 comes on the object. When the cursor position overlaps with the object, the operator can select the object by pressing (clicking) the movable member 112 with the fingertip.
[0054]
In this case, the tactile stimulus generation means of the main body 40 of the information processing apparatus 1 corresponds to the distance between the position on the screen of the display unit 30 designated by the position designation means 141 of the pointing device 10 and the object. A tactile stimulus signal is generated, and the tactile stimulus presenting means 151 of the pointing device 10 presents a tactile stimulus (vibration or thrust) via the movable member 112 based on the tactile stimulus signal.
[0055]
In the second embodiment, the CAD is operated on the screen of the display unit 30 by operating the pointing device 10 as shown in FIG. There are two graphic elements A and B that can be fitted to each other on the screen of the display unit 30, and the operator operates the pointing device 10 to move the graphic element B so that the concave portion of the graphic element B is formed as a graphic element. It is trying to fit into the convex part of A. At this time, when a conventional pointing device is used, it is difficult to accurately match the graphic element A and the graphic element B, and they often overlap or separate. However, when the information processing apparatus 1 and the pointing device 10 according to the present embodiment are used, the graphic element A and the graphic element B can be accurately matched by performing the following operations.
[0056]
That is, the operator first moves the main body 100 of the pointing device 10 to move the cursor over the graphic element B and moves the main body 100 while pressing the movable member 112 and pressing the switch 131. The graphic element B is moved close to the graphic element A. Then, the graphic element B is fitted to the graphic element A by moving the movable member 112 while pressing the movable member 112 and pressing the switch 131. Then, at the time when the two are fitted together, the operator stops pressing the movable member 112. In this embodiment, the main body 100 is moved by the arm or wrist, whereas the movable member 112 is moved by the fingertip. Therefore, the movable member 112 can be moved with high accuracy. Further, as compared with the macro movement of the cursor due to the movement of the main body 10, the cursor can be moved microscopically by the movement of the movable member 112. Therefore, the graphic element A and the graphic element B can be easily and accurately fitted.
[0057]
Further, when the graphic element A and the graphic element B come into contact with each other, if the tactile stimulus presenting means 151 presents a tactile stimulus (for example, vibration) to the movable member 112, the operator is gazing at the screen. Even if not, it can be easily recognized that the graphic element A and the graphic element B are in contact with each other. In this case, the tactile stimulus generating means of the main body 40 of the information processing apparatus 1 is connected to the graphic element B at the position on the screen of the display unit 30 specified by the position specifying means 141 of the pointing device 10 and other graphics. A tactile stimulus signal is generated according to the distance from the element A, and the tactile stimulus presenting means 151 of the pointing device 10 presents a tactile stimulus (vibration) via the movable member 112 based on the tactile stimulus signal.
[0058]
Further, when the operator moves the main body 100 or the movable member 112 to bring the graphic element B closer to the graphic element A, if the distance between the graphic element B and the graphic element A becomes a certain value or less, It is preferable to enlarge the display on the screen of the display unit 30 ((a) → (b) in the figure). By doing in this way, the graphic element A and the graphic element B can be more easily and correctly fitted. In this case, the main body 40 of the information processing apparatus 1 has display mode changing means, and this display mode changing means is the distance between the graphic element B to be moved and another graphic element A. Accordingly, the display on the screen of the display unit 30 is enlarged or reduced. Then, according to the change in the display mode of the screen of the display unit 30, the operator switches between the designation of the position by the movement of the main body 100 of the pointing device 10 and the designation of the position by the movement of the movable member 112. The position on the screen of the display unit 30 can be easily specified.
[0059]
As shown in FIG. 13, the third embodiment moves a sphere displayed on the screen of the display unit 30 by operating the pointing device 10. On this screen, three types of spheres having different set weights are displayed. The operator moves the main body 100 or the movable member 112 of the pointing device 10 so that the cursor is placed on any sphere, depresses the movable member 112 and presses the switch 131, and then moves the movable member 112. You can lift that sphere. At this time, the force corresponding to the weight of the lifted sphere is presented to the fingertip placed on the movable member 112 by the tactile stimulus presenting means 151.
[0060]
In this case, the tactile stimulus generating means of the main body 40 of the information processing apparatus 1 has the weight set to the sphere at the position on the screen of the display unit 30 specified by the position specifying means 141 of the pointing device 10. A corresponding tactile stimulus signal is generated, and the tactile stimulus presenting means 151 of the pointing device 10 presents a tactile stimulus (reaction force) via the movable member 112 based on the tactile stimulus signal. Thereby, the operator can experience the weight of the sphere lifted by the movement of the movable member 112.
[0061]
Similar to the third embodiment, when a background having a coarse distribution is displayed on the screen of the display unit 30 and the object is moved on the background by the movement of the movable member 112 of the pointing device 10 Examples are given. At this time, the tactile stimulus generation means of the main body 40 of the information processing apparatus 1 generates a tactile stimulus signal corresponding to the rough slip of the portion where the object exists in the background, and the pointing device 10 based on the tactile stimulus signal. The tactile stimulus presenting means 151 presents a tactile stimulus (variation in reaction force) via the movable member 112. As a result, the operator can experience rough sliding at the position of the object designated by the movement of the movable member 112.
[0062]
In the fourth embodiment, as shown in FIG. 14, a touch of the surface of an article displayed on the screen of the display unit 30 is experienced by operating the pointing device 10. Products may be introduced on Internet homepages, electronic shopping malls, etc., and image information such as product shape and price is provided. However, depending on the product (for example, clothes, sofa fabric, bag material, wallpaper, etc.), the tactile sensation may also be important information. In such a case, by using the pointing device 10 according to the present embodiment, information on the tactile sensation of the product can be obtained.
[0063]
That is, the operator first displays an image of a product of interest on the screen of the display unit 30. Then, by moving the main body 100 or the movable member 112 of the pointing device 10, the cursor is superimposed on the product image. Thereafter, the movable member 112 is moved to move the cursor on the product image. At this time, the tactile stimulus presenting means 151 presents a force corresponding to the touch of the product to the fingertip placed on the movable member 112.
[0064]
In this case, touch attribute information is added as the product information in addition to the image displayed on the screen. The tactile stimulus generating means of the main body 40 of the information processing apparatus 1 generates a tactile stimulus signal according to the attribute information added to the product information on the screen of the display unit 30 specified by the position specifying means 141 of the pointing device 10. The tactile stimulus presenting means 151 of the pointing device 10 presents a tactile stimulus via the movable member 112 based on the tactile stimulus signal. Thereby, the operator can perform an action equivalent to the action of tracing the product with the fingertip by moving the movable member 112 with the fingertip, and at the same time, the touch of the product displayed on the screen of the display unit 30 Can be experienced with your fingertips.
[0065]
As shown in FIG. 15, the fifth embodiment detects attributes of various objects displayed on the screen of the display unit 30 by operating the pointing device 10. Examples of types of objects displayed on the screen of the display unit 30 include icons, folders, and files. By using the pointing device 10 according to the present embodiment, it is possible to grasp the attributes (type, size, name, etc.) of various objects displayed on the screen of the display unit 30.
[0066]
That is, the operator first moves the main body 100 or the movable member 112 of the pointing device 10 to move the cursor over any object on the screen, and depresses the movable member 112 to press the switch 131. . Then, the cursor on the screen is moved by moving the movable member 112. At this time, the tactile stimulus presenting means 151 presents a tactile stimulus corresponding to the attribute of the object to the fingertip placed on the movable member 112. For example, different tactile stimuli may be presented depending on the type of object, or when the object is a file, a reaction force having a magnitude corresponding to the file size may be presented as a tactile stimulus.
[0067]
In addition, when the cursor comes over any object on the screen, it is also preferable that the movable member 112 is moved by the tactile stimulus presenting means 151 so as to indicate the name of the object. By doing so, the fingertip placed on the movable member 112 can read the name of the object on which the cursor is located through the movement of the movable member 112.
[0068]
In this case, attribute information such as type and size is added to the object displayed on the screen. The tactile stimulus generating means of the main body 40 of the information processing apparatus 1 generates a tactile stimulus signal corresponding to the attribute information added to the object on the screen of the display unit 30 specified by the position specifying means 141 of the pointing device 10. Based on this tactile stimulus signal, the tactile stimulus presenting means 151 of the pointing device 10 presents a tactile stimulus via the movable member 112. Thereby, the operator can easily grasp the attributes of the object on the screen.
[0069]
Furthermore, it is possible to add attribute information to an object displayed on the screen of the display unit 30 by using the pointing device 10 according to the present embodiment. That is, the operator first selects a predetermined item on the menu to make it possible to add attribute information, and then moves the main body 100 or the movable member 112 of the pointing device 10 to move any one of the screens. The cursor is moved onto the object, the movable member 112 is pressed, and the switch 131 is pressed. Then, the cursor on the screen is moved by moving the movable member 112. The movement of the movable member 112 at this time, that is, the movement of the cursor becomes a tactile stimulus presented via the movable member 112 by the tactile stimulus presenting means 151.
[0070]
For example, in an object that displays character information on the screen, after the attribute information can be added, the movable member 112 is moved so as to trace the character, thereby adding the attribute information to the object. Thereafter, when the cursor comes over the object, the tactile stimulus presenting means 151 moves the movable member 112 so as to trace the character of the object. In this way, the fingertip placed on the movable member 112 can read the character of the object where the cursor is located through the movement of the movable member 112.
[0071]
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. For example, the pointing device 10 of the above embodiment has a mouse shape and is a contact rotation type that detects the displacement of the main body 100 by detecting the rotation of the ball 101 on the reference plane. A non-contact optical type that detects the displacement of the main body 100 by detecting a change in optical density of the reference surface may be used.
[0072]
Moreover, it does not have to be a mouse shape and may be a joystick shape. In the case of a joystick shape, it is preferable to provide a movable member at the tip of the joystick and present a tactile stimulus to the movable member, and in this way, the thumb of the hand holding the joystick Thus, the movable member can be moved, and a tactile stimulus can be experienced with the thumb.
[0073]
Moreover, although the said embodiment presented tactile stimuli, you may present other stimuli, for example, stimuli, such as light and a sound, may be presented. These stimuli may be selected or used in combination.
[0074]
Furthermore, in the above embodiment, the displacement detection member is the movable member 112 that is movable with respect to the fixed member 111, and the second displacement detection means 113 detects the displacement of the movable member 112. Not limited to. For example, the displacement detection member may be fixed to the pointing device main body, and the second displacement detection means may detect the displacement of a finger or the like that contacts the displacement detection member. Specifically, it can be realized by a track pad that detects displacement of a finger or the like based on a change in capacitance caused by contact of the finger or the like.
[0075]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the pointing device of the present invention, the displacement of the main body of the pointing device is detected by the first displacement detecting means, and the displacement of the displacement detecting member is detected by the second displacement detecting means. Is done. The position designation means designates a position corresponding to both the displacement of the main body detected by the first displacement detection means and the displacement of the displacement detection member detected by the second displacement detection means in a predetermined space. And the stimulus according to the position in the predetermined space designated by the position designation means is presented by the stimulus presentation means.
[0076]
As described above, the pointing device according to the present invention includes, in addition to the first displacement detection means for detecting the displacement of the main body of the conventional mouse or the like, the second displacement detection means for detecting the displacement of the displacement detection member, There are provided position specifying means for specifying a position in a predetermined space based on the displacement detected by each of the first and second displacement detecting means, and stimulus presenting means for presenting a stimulus corresponding to the designated position. Therefore, it is possible to easily specify a position in a predetermined space.
[0077]
The ratio of the displacement amount from the origin of the local coordinate system to the designated position with respect to the displacement amount of the displacement detection member is preferably smaller than the ratio of the displacement amount of the origin of the local coordinate system to the displacement amount of the main body. In this case, the position on the predetermined space (display unit screen) is roughly specified by the movement of the pointing device main body, and the position on the predetermined space (display unit screen) is finely specified by the movement of the displacement detection member. Therefore, the position in the predetermined space can be specified more easily.
[0078]
In addition, it is preferable that the displacement detection member is configured to be movable by an operator's finger. In this case, the movement of the pointing device main body is performed by the arm or the wrist, whereas the movement of the displacement detection member is performed by the fingertip. Therefore, the displacement detection member can be moved with high accuracy. The position in the space can be specified more easily.
[0079]
Further, it is preferable that the stimulus presenting means presents the stimulus via the displacement detection member. In this case, the operator can designate a position in a predetermined space by moving the displacement detection member, and the stimulus is presented by the stimulus presenting means via the displacement detection member. Since the displacement detection member can be moved by the operator's finger, the operator can perform an action equivalent to the action of tracing the object with the fingertip via the displacement detection member. You can feel the touch with your fingertips.
[0080]
According to the information processing apparatus of the present invention, a predetermined space is displayed on the display unit, and a position in the predetermined space designated by the pointing device is also displayed. Further, a stimulus signal corresponding to a position in a predetermined space designated by the pointing device is generated by the stimulus generating means, and the pointing device presents a stimulus based on the stimulus signal. Thereby, the position in the predetermined space displayed on the display unit can be easily specified.
[0081]
Moreover, it is preferable to further include display mode changing means for changing the display mode of the predetermined space on the display unit in accordance with the position in the predetermined space designated by the pointing device. In this case, the display mode changing unit changes the display mode of the predetermined space on the display unit in accordance with the position in the predetermined space designated by the pointing device. Then, according to the change in the display mode of the predetermined space in the display unit, the operator switches between designation of the position by movement of the pointing device body and designation of the position by movement of the displacement detection member, The position of the part on the screen can be easily specified.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an external view of an information processing apparatus 1 according to an embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the pointing device 10 according to the present embodiment.
FIG. 3 is a block diagram of the pointing device 10 according to the present embodiment.
FIG. 4 is a configuration diagram of a fixed member 111 and a movable member 111 of the pointing device 10 according to the present embodiment.
FIG. 5 is a plan view illustrating a tactile stimulus presentation mechanism in the pointing device 10 according to the present embodiment.
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a sliding mechanism between a fixed member 111 and a movable member 112 in the pointing device 10 according to the present embodiment.
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a pressure sensitive unit 120 in the pointing device 10 according to the present embodiment.
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a position detection sensor 114 in the pointing device 10 according to the present embodiment.
FIG. 9 is a diagram illustrating an operation example of the movable member 112 of the pointing device 10 according to the present embodiment.
FIG. 10 is a diagram illustrating a position specifying operation of the pointing device and a cursor display on the display unit 30 according to the present embodiment.
FIG. 11 is a diagram showing a display on the screen of the display unit 30 in the first embodiment.
12 is a diagram showing a display on the screen of the display unit 30 in the second embodiment. FIG.
FIG. 13 is a diagram showing a display on the screen of the display unit 30 in the third embodiment.
FIG. 14 is a diagram showing a display on the screen of the display unit 30 in the fourth embodiment.
FIG. 15 is a diagram showing a display on the screen of the display unit 30 in the fifth embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Information processing apparatus, 10 ... Pointing device, 20 ... Keyboard, 30 ... Display part, 40 ... Main body, 100 ... Main body, 101 ... Ball, 101 ... First displacement detection means, 111 ... Fixed member, 112 ... Movable member , 113 ... second displacement detection means, 114 ... position detection sensor, 115A to 115D ... elastic member, 116A to 116D ... coil, 117A to 117D ... magnet, 118A, 118B ... sliding member, 119 ... surface layer, 120 ... Pressure sensing unit 121. Support member 131 131 Switch 132 Signal processing circuit 141 Position specifying means 151 151 Tactile stimulus presenting means

Claims

A pointing device for designating a position in a predetermined space,
First displacement detection means for detecting displacement of the main body;
A second displacement detecting means having a displacement detecting member and detecting the displacement of the displacement detecting member;
The origin of the local coordinate system in the predetermined space is displaced according to the displacement of the main body detected by the first displacement detecting means, and the displacement of the displacement detecting member detected by the second displacement detecting means is detected. In response, position specifying means for specifying a position displaced from the origin of the local coordinate system;
Stimulus presentation means for presenting a stimulus according to a position in the predetermined space designated by the position designation means;
A pointing device comprising:

The ratio of the displacement amount from the origin of the local coordinate system to the designated position with respect to the displacement amount of the displacement detection member is smaller than the ratio of the displacement amount of the origin of the local coordinate system with respect to the displacement amount of the main body. Item 10. The pointing device according to Item 1.

The pointing device according to claim 1, wherein the displacement detection member is configured to be movable by an operator's finger.

The pointing device according to claim 1, wherein the stimulus presenting unit presents a stimulus via the displacement detection member.

The pointing device according to claim 1, wherein the pointing device designates a position in a predetermined space and presents a stimulus.
A display unit that displays the predetermined space and also displays a position in the predetermined space designated by the pointing device;
Stimulus generating means for generating a stimulus signal corresponding to a position in the predetermined space designated by the pointing device and causing the pointing device to present a stimulus based on the stimulus signal;
An information processing apparatus comprising:

6. The information according to claim 5, further comprising display mode changing means for changing a display mode of the predetermined space on the display unit in accordance with a position in the predetermined space designated by the pointing device. Processing equipment.